(57)【要約】【課題】検出光の進行方向および検出光の進行方向に交差する方向の双方における検出範囲を拡張することのできる光学式位置検出装置、位置検出システム、および入力機能付き表示システムを提供すること。【解決手段】位置検出システム１において、光源部１２は、検出光Ｌ２を放射状に出射するとともに、検出光Ｌ２の放射角度範囲において一方側から他方側に向かって強度が変化する光強度分布を形成し、受光部１３は、光強度分布が形成された検出対象空間１０Ｒに位置する対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２を受光する。光源はレーザー光源１４であり、レーザー光源１４から出射されたレーザー光（検出光Ｌ２）を可動ミラー１１によって走査する。【選択図】図１
2013050764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出光を出射する光源部と、
前記検出光が出射された空間で反射した前記検出光を受光する受光部と、
前記受光部での受光強度に基づいて前記空間内の対象物体の位置を検出する位置検出部と、
を有し、
前記光源部は、前記検出光としてのレーザー光を出射するレーザー光源と、該レーザー光源から出射されたレーザー光を走査する可動ミラーと、を備え、
前記光源部は、第１期間では前記空間の一方側から他方側に向けてレーザー光の強度を減少させ、前記第１期間と重ならない第２期間では前記一方側から前記他方側に向けてレーザー光の強度を増大させ、
前記位置検出部は、前記第１期間における前記受光部での受光強度と前記第２期間における前記受光部での受光強度との比較結果に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項２】
前記位置検出部は、前記第１期間における前記受光部での受光強度と前記第２期間における前記受光部での受光強度とが等しくなったときの前記光源部の前記第１期間における第１駆動電流値と前記第２期間における第２駆動電流値との比較結果に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の光学式位置検出装置。
【請求項３】
光学式位置検出装置と視認面構成部材とを備えた位置検出システムであって、
前記光学式位置検出装置は、前記視認面構成部材の一方面側に検出光を出射する光源部と、前記検出光が出射された空間で反射した前記検出光を受光する受光部と、前記受光部での受光強度に基づいて前記空間内の対象物体の位置を検出する位置検出部と、を有し、
前記光源部は、前記検出光としてのレーザー光を出射するレーザー光源と、該レーザー光源から出射されたレーザー光を走査する可動ミラーと、を備え、
前記光源部は、第１期間では前記空間の一方側から他方側に向けてレーザー光の強度を減少させ、前記第１期間と重ならない第２期間では前記一方側から前記他方側に向けてレーザー光の強度を増大させ、
前記位置検出部は、前記第１期間における前記受光部での受光強度と前記第２期間における前記受光部での受光強度との比較結果に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする位置検出システム。
【請求項４】
前記位置検出部は、前記第１期間における前記受光部での受光強度と前記第２期間における前記受光部での受光強度とが等しくなったときの前記光源部の前記第１期間における第１駆動電流値と前記第２期間における第２駆動電流値との比較結果に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする請求項３に記載の位置検出システム。
【請求項５】
前記光源部は、前記視認面構成部材の前記一方面に沿って進行するように前記レーザー光を出射し、当該レーザー光の出射角度方向が変化するように前記レーザー光を前記一方側と前記他方側との間で前記レーザー光を走査する際、前記レーザー光の強度を変化させることを特徴とする請求項３または４に記載の位置検出システム。
【請求項６】
前記光源部は、複数設けられていることを特徴とする請求項５に記載の位置検出システム。
【請求項７】
前記光源部は、前記視認面構成部材の前記一方面の面外方向から当該一方面に向けて前記レーザー光を出射し、当該レーザー光を主走査方向に直線的に走査する走査動作と前記レーザー光を前記主走査方向に対して交差する副走査方向に走査する副走査動作とを繰り返し、前記主走査方向および前記副走査方向のうちの一方方向では一方側から他方側に向かって前記レーザー光の出射強度を一定とし、他方方向では前記レーザー光の出射強度を変化させることを特徴とする請求項３または４に記載の位置検出システム。
【請求項８】
前記光源部は、前記主走査方向と前記副走査方向を入れ換えて前記走査動作を行うことを特徴とする請求項７に記載の位置検出システム。
【請求項９】
前記光源部は、前記視認面構成部材の前記一方面の面外方向から当該一方面に向けて前記レーザー光を出射し、当該レーザー光を主走査方向に直線的に走査する走査動作を行う際、前記レーザー光を前記主走査方向に対して交差する副走査方向に延在する帯状ビームとして出射し、前記主走査方向および前記副走査方向のうちの一方方向では一方側から他方側に向かって前記レーザー光の出射強度を一定とし、他方方向では前記レーザー光の出射強度を変化させることを特徴とする請求項３または４に記載の位置検出システム。
【請求項１０】
前記光源部は、前記主走査方向では一方側から他方側に向かって前記レーザー光の出射強度を一定とし、前記副走査方向では前記レーザー光の出射強度を変化させることを特徴とする請求項９に記載の位置検出システム。
【請求項１１】
前記光源部は、前記副走査方向では一方側から他方側に向かって前記レーザー光の出射強度を一定とし、前記主走査方向では前記レーザー光の出射強度を変化させることを特徴とする請求項９に記載の位置検出システム。
【請求項１２】
前記光源部は、前記主走査方向と前記副走査方向を入れ換えて前記走査動作を行うことを特徴とする請求項９乃至１１の何れか一項に記載の位置検出システム。
【請求項１３】
光学式位置検出装置と表示装置とを備え、前記光学式位置検出装置での対象物体の位置検出結果に基づいて前記表示装置によって表示される画像が切り換えられる入力機能付き表示システムであって、
前記光学式位置検出装置は、前記表示装置の表示面に検出光を出射する光源部と、前記検出光が出射された空間で反射した前記検出光を受光する受光部と、前記受光部での受光強度に基づいて前記空間内の対象物体の位置を検出する位置検出部と、を有し、
前記光源部は、前記検出光としてのレーザー光を出射するレーザー光源と、該レーザー光源から出射されたレーザー光を走査する可動ミラーと、を備え、
前記光源部は、第１期間では前記空間の一方側から他方側に向けてレーザー光の強度を減少させ、前記第１期間と重ならない第２期間では前記一方側から前記他方側に向けてレーザー光の強度を増大させ、
前記位置検出部は、前記第１期間における前記受光部での受光強度と前記第２期間における前記受光部での受光強度との比較結果に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする入力機能付き表示システム。
【請求項１４】
光学式位置検出装置と画像投射装置とを備え、前記光学式位置検出装置での対象物体の位置検出結果に基づいて前記画像投射装置から投射される画像が切り換えられる入力機能付き表示システムであって、
前記光学式位置検出装置は、前記画像投射装置から画像が投射される空間に向けて検出光を出射する光源部と、前記検出光が出射された空間で反射した前記検出光を受光する受光部と、前記受光部での受光強度に基づいて前記空間内の対象物体の位置を検出する位置検出部と、を有し、
前記光源部は、前記検出光としてのレーザー光を出射するレーザー光源と、該レーザー光源から出射されたレーザー光を走査する可動ミラーと、を備え、
前記光源部は、第１期間では前記空間の一方側から他方側に向けてレーザー光の強度を減少させ、前記第１期間と重ならない第２期間では前記一方側から前記他方側に向けてレーザー光の強度を増大させ、
前記位置検出部は、前記第１期間における前記受光部での受光強度と前記第２期間における前記受光部での受光強度との比較結果に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする入力機能付き表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物体の位置を検出する光学式位置検出装置、該光学式位置検出装置を備えた位置検出システム、および当該位置検出システムを備えた入力機能付き表示システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
対象物体を光学的に検出する位置検出システムとしては、例えば、複数のＬＥＤを互いに離間した位置に設け、複数のＬＥＤの各々から透光部材を介して対象物体に向けて検出光を出射した際に、対象物体で反射した検出光が透光部材を透過して受光素子で検出されるものが提案されている（特許文献１参照）。また、複数のＬＥＤの各々から出射された検出光を、導光板を介して出射し、対象物体で反射した検出光を受光素子で検出する方式の位置検出システムも提案されている（特許文献２、３参照）。
【０００３】
かかる位置検出システムでは、受光素子として共通のものを用い、複数のＬＥＤのうちの一部のＬＥＤが点灯した際の受光素子での受光強度と、他の一部のＬＥＤが点灯した際の受光素子での受光強度との比較結果に基づいて対象物体の位置を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５３４５５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２７６７１号公報
【特許文献３】特開２００９−２９５３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、光源としてＬＥＤを用いた場合、光の収束力が弱く、拡散するため、光源から大きく離間した位置にある対象物体からの反射光の強度が弱い。このため、検出光の進行方向における検出範囲が狭いという問題点がある。一方、光源としてレーザー光源を用いた場合、光の収束力が強いため、検出光の進行方向に交差する方向における検出範囲が狭いという問題点がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、検出光の進行方向および検出光の進行方向に交差する方向の双方における検出範囲を拡張することのできる光学式位置検出装置、該光学式位置検出装置を備えた位置検出システム、およびかかる位置検出システムを備えた入力機能付き表示システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る光学式位置検出装置は、検出光を出射する光源部と、前記検出光が出射された空間で反射した前記検出光を受光する受光部と、前記受光部での受光強度に基づいて前記空間内の対象物体の位置を検出する位置検出部と、を有し、前記光源部は、前記検出光としてのレーザー光を出射するレーザー光源と、該レーザー光源から出射されたレーザー光を走査する可動ミラーと、を備え、前記光源部は、第１期間では前記空間の一方側から他方側に向けてレーザー光の強度を減少させ、前記第１期間と重ならない第２期間では前記一方側から前記他方側に向けてレーザー光の強度を増大させ、前記位置検出部は、前記第１期間における前記受光部での受光強度と前記第２期間における前記受光部での受光強度との比較結果に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、光学式位置検出装置と視認面構成部材とを備えた位置検出システムであって、前記光学式位置検出装置は、前記視認面構成部材の一方面側に検出光を出射する光源部と、前記検出光が出射された空間で反射した前記検出光を受光する受光部と、前記受光部での受光強度に基づいて前記空間内の対象物体の位置を検出する位置検出部と、を有し、前記光源部は、前記検出光としてのレーザー光を出射するレーザー光源と、該レーザー光源から出射されたレーザー光を走査する可動ミラーと、を備え、前記光源部は、第１期間では前記空間の一方側から他方側に向けてレーザー光の強度を減少させ、前記第１期間と重ならない第２期間では前記一方側から前記他方側に向けてレーザー光の強度を増大させ、前記位置検出部は、前記第１期間における前記受光部での受光強度と前記第２期間における前記受光部での受光強度との比較結果に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る光学式位置検出装置では、一方側から他方側に向けて強度が変化する検出光を出射するため、検出光が出射される空間に位置する対象物体で反射する検出光の強度は、対象物体の位置に対応する。このため、受光部での受光強度は、対象物体の位置に対応するので、位置検出部は、受光部での受光強度に基づいて対象物体の位置を検出することができる。ここで、光源としてレーザー光源が用いられているため、光源から大きく離間した位置まで十分な強度の光が届く。このため、光源から対象物体が大きく離間している場合でも、対象物体での反射光の強度が強い。このため、検出光の進行方向における検出範囲が広い。また、本発明では、レーザー光源から出射されたレーザー光（検出光）を可動ミラーによって走査するため、レーザー光の進行方向と交差する方向で十分な強度をもってレーザー光が出射される。従って、検出光の進行方向および検出光の進行方向に交差する方向の双方における検出範囲を拡張することができる。
【００１０】
本発明において、前記位置検出部は、前記第１期間における前記受光部での受光強度と前記第２期間における前記受光部での受光強度とが等しくなったときの前記光源部の前記第１期間における第１駆動電流値と前記第２期間における第２駆動電流値との比較結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する構成を採用することが好ましい。かかる構成によれば、対象物体と受光部との距離等が検出結果に影響を及ぼしにくいので、高い精度で対象物体の位置を検出することができる。
【００１１】
本発明において、前記光源部は、前記視認面構成部材の前記一方面に沿って進行するように前記レーザー光を出射し、当該レーザー光の出射角度方向が変化するように前記レーザー光を前記一方側と前記他方側との間で前記レーザー光を走査する際、前記レーザー光の強度を変化させる構成を採用することができる。かかる構成によれば、可動ミラーからみたときの対象物体の角度位置を検出することができる。
【００１２】
この場合、前記光源部は、複数設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、複数の光源部を基準に対象物体の角度位置を検出した結果に基づいて対象物体の二次元座標を検出することができる。
【００１３】
本発明において、前記光源部は、前記視認面構成部材の前記一方面の面外方向から当該一方面に向けて前記レーザー光を出射し、当該レーザー光を主走査方向に直線的に走査させる走査動作と前記レーザー光を前記主走査方向に対して交差する副走査方向に走査する副走査動作とを繰り返し、前記主走査方向および前記副走査方向のうちの一方方向では一方側から他方側に向かって前記レーザー光の出射強度を一定とし、他方方向では前記レーザー光の出射強度を変化させる構成を採用してもよい。本発明における「一方面の面外方向」とは、一方面に直交する方向に限らず、一方面に交差する方向も含む意味である。かかる構成によれば、他方方向における対象物体の位置を検出することができる。
【００１４】
この場合、前記光源部は、前記主走査方向と前記副走査方向を入れ換えて前記走査動作を行うことが好ましい。かかる構成によれば、複数の光源部を基準に対象物体の角度位置を検出した結果に基づいて対象物体の二次元座標を検出することができる。
【００１５】
本発明において、前記光源部は、前記視認面構成部材の前記一方面の面外方向から当該一方面に向けて前記レーザー光を出射し、当該レーザー光を主走査方向に直線的に走査する走査動作を行う際、前記レーザー光を前記主走査方向に対して交差する副走査方向に延在する帯状ビームとして出射し、前記主走査方向および前記副走査方向のうちの一方方向では一方側から他方側に向かって前記レーザー光の出射強度を一定とし、他方方向では前記レーザー光の出射強度を変化させる構成を採用することができる。本発明における「一方面の面外方向」とは、一方面に直交する方向に限らず、一方面に交差する方向も含む意味である。かかる構成によれば、他方方向における対象物体の位置を検出することができる。
【００１６】
この場合、前記光源部は、前記主走査方向では一方側から他方側に向かって前記レーザー光の出射強度を一定とし、前記副走査方向では前記レーザー光の出射強度を変化させることが好ましい。かかる構成によれば、副走査方向における対象物体の位置を検出することができる。
【００１７】
または、前記光源部は、前記副走査方向では一方側から他方側に向かって前記レーザー光の出射強度を一定とし、前記主走査方向では前記レーザー光の出射強度を変化させてもよい。かかる構成によれば、副走査方向における対象物体の位置を検出することができる。
【００１８】
さらに、前記光源部は、前記主走査方向と前記副走査方向を入れ換えて前記走査動作を行うことが好ましい。かかる構成によれば、複数の光源部を基準に対象物体の角度位置を検出した結果に基づいて対象物体の二次元座標を検出することができる。
【００１９】
本発明に係る光学式位置検出装置は、入力機能付き表示システムや、電子ペーパーに対する入力システムや、入力機能付きウインドウシステムや、入力機能付きアミューズメントシステム等、各種のシステムに利用することができる。例えば、本発明に係る入力機能付き表示システムは、本発明に係る光学式位置検出装置と表示装置とを備え、前記光学式位置検出装置での対象物体の位置検出結果に基づいて前記表示装置によって表示される画像が切り換えられる。また、本発明に係る入力機能付き表示システムは、本発明に係る光学式位置検出装置と画像投射装置とを備え、前記光学式位置検出装置での対象物体の位置検出結果に基づいて前記画像投射装置から投射される画像が切り換えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る位置検出システムの主要部を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る位置検出システムの電気的構成等を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る位置検出システムで用いた検出光の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る位置検出システムにおける位置検出原理を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る位置検出システムの主要部を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る位置検出システムにおいて、Ｘ座標を検出している様子を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る位置検出システムにおいて、Ｙ座標を検出している様子を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る位置検出システムにおいて、Ｘ座標を検出している様子を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る位置検出システムにおいて、Ｙ座標を検出している様子を示す説明図である。
【図１０】本発明を適用した位置検出システムの具体例１（入力機能付き表示システム）の説明図である。
【図１１】本発明を適用した位置検出システムの具体例２（入力機能付き表示システム／入力機能付き投射型表示システム）の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、互いに直交する方向をＸ軸方向およびＹ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とする。また、以下に参照する図面では、Ｘ軸方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１側とし、他方側をＹ２側とし、Ｚ軸方向の一方側をＺ１側とし、他方側をＺ２側として表してある。
【００２２】
［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る位置検出システムの主要部を模式的に示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、位置検出システムを検出光出射空間側の斜め方向からみたときの説明図、および位置検出システムを正面からみたときの説明図である。
【００２３】
図１において、本形態の位置検出システム１は、対象物体Ｏｂの位置を検出する光学式位置検出装置１０を有しており、かかる光学式位置検出装置１０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向により規定される仮想のＸＹ平面（仮想面）に沿うように放射状に出射した検出光Ｌ２を利用して、対象物体Ｏｂの位置を検出する。本形態において、位置検出システム１は、ＸＹ平面に沿って広がる視認面４１をＺ軸方向の一方側Ｚ１に備えた視認面構成部材４０を有しており、かかる視認面４１は、対象物体Ｏｂの位置を検出する際の基準面となる。
【００２４】
かかる光学式位置検出装置１０では、視認面４１に沿って検出光Ｌ２を出射し、視認面構成部材４０に対して視認面４１側（Ｚ軸方向の一方側Ｚ１）に位置する対象物体Ｏｂの視認面４１（基準面）の面内方向における対象物体Ｏｂの位置を検出する。それ故、位置検出システム１の検出対象空間１０Ｒは、光学式位置検出装置１０において検出光Ｌ２が出射される検出光出射空間であり、検出対象空間１０Ｒには、後述する検出光Ｌ２の光強度分布が形成される。かかる位置検出システム１は、光学式位置検出装置１０によって、後述する電子黒板等の入力機能付き表示システムや入力機能付き投射型表示システム等として用いることができる。
【００２５】
本形態の位置検出システム１において、光学式位置検出装置１０は、視認面４１（ＸＹ平面）に沿って検出光Ｌ２を放射状に出射する光源部１２と、検出光Ｌ２の出射空間（検出対象空間１０Ｒ）に位置する対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２（反射光Ｌ３）を受光する受光部１３とを備えており、受光部１３は、検出対象空間１０Ｒに受光面を向けている。
【００２６】
（光源部１２等の構成）
本形態においては、光源部１２として、視認面構成部材４０に対してＹ軸方向の一方側Ｙ１に離間する位置で検出対象空間１０Ｒに向く２つの光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）が用いられており、第１光源部１２Ａと第２光源部１２Ｂとは、Ｘ軸方向で離間し、Ｙ軸方向では同一の位置にある。また、本形態においては、受光部１３として、視認面構成部材４０に対してＹ軸方向の一方側Ｙ１に離間する位置で検出対象空間１０Ｒに向く第１受光部１３Ａおよび第２受光部１３Ｂが用いられており、第１受光部１３Ａと第２受光部１３Ｂとは、Ｘ軸方向で離間し、Ｙ軸方向では同一の位置にある。
【００２７】
ここで、第１受光部１３Ａと第１光源部１２Ａとは受発光ユニット１５（第１受発光ユニット１５Ａ）として一体化されている。また、第２受光部１３Ｂと第２光源部１２Ｂとは受発光ユニット１５（第２受発光ユニット１５Ｂ）として一体化されている。
【００２８】
本形態において、２つの光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）は各々、レーザー光源１４と可動ミラー１１とを備えている。レーザー光源１４は、ピーク波長が８４０〜１０００ｎｍに位置する赤外光からなる検出光Ｌ２（検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ）を出射する。受光部１３（第１受光部１３Ａおよび第２受光部１３Ｂ）は各々、フォトダイオードやフォトトランジスター等の受光部１３を備えており、本形態において、受光部１３は赤外域に感度ピークを備えたフォトダイオードである。
【００２９】
第１受発光ユニット１５Ａおよび第２受発光ユニット１５Ｂは、視認面構成部材４０よりＺ軸方向の一方側Ｚ１に突出した位置にある。また、第１受発光ユニット１５Ａと第２受発光ユニット１５Ｂとは異なる期間において動作する。従って、第１受発光ユニット１５Ａにおいて、第１光源部１２Ａから検出光Ｌ２ａが出射された際、第１受光部１３Ａは、検出対象空間１０Ｒに位置する対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２ａ（反射光Ｌ３）を受光する。かかる動作とは異なる期間において、第２受発光ユニット１５Ｂにおいて、第２光源部１２Ｂから検出光Ｌ２ｂが出射された際、第２受光部１３Ｂは、検出対象空間１０Ｒに位置する対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２ｂ（反射光Ｌ３）を受光する。
【００３０】
かかる動作を行う際、第１受発光ユニット１５Ａでは、レーザー光源１４から出射された検出光Ｌ２は、可動ミラー１１で反射して検出対象空間１０Ｒに出射される。ここで、可動ミラー１１は、Ｚ軸方向に延在する軸線Ｍａ周りに回転する。より具体的には、可動ミラー１１は、ＭＥＭ（Micro-Electro-Mechanical Systems）等により形成されたデジタルマイクロミラー（ＤＭＤ／Digital Micromirror Device）であり、後述する制御用ＩＣ７０による制御の下、反射面がＺ軸方向に延在する軸線Ｍａ周りに回転する。このため、レーザー光源１４から出射された検出光Ｌ２は、可動ミラー１１を中心に所定の角度範囲内で走査されることになる。また、第２受発光ユニット１５Ｂでも、第１受発光ユニット１５Ａと同様、レーザー光源１４から出射された検出光Ｌ２は、可動ミラー１１で反射して検出対象空間１０Ｒに出射される。また、可動ミラー１１は、Ｚ軸方向に延在する軸線Ｍｂ周りに回転する。このため、レーザー光源１４から出射された検出光Ｌ２は、可動ミラー１１を中心に所定の角度範囲内で走査されることになる。従って、第１受発光ユニット１５Ａから出射される検出光Ｌ２ａは、矢印Ｓａで示す角度範囲で走査され、第２受発光ユニット１５Ｂから出射される検出光Ｌ２ｂは、矢印Ｓｂで示す角度範囲で走査される。
【００３１】
（位置検出部等の構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る位置検出システム１の電気的構成等を示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、制御用ＩＣの構成を示す説明図、および光源に供給される駆動信号の説明図である。
【００３２】
本形態の位置検出システム１に用いた光学式位置検出装置１０において、図１を参照して説明した第１受発光ユニット１５Ａおよび第２受発光ユニット１５Ｂは、図２（ａ）に示す制御用ＩＣ７０に電気的接続されている。制御用ＩＣ７０は、第１受発光ユニット１５Ａに電気的接続された第１制御用ＩＣ７０Ａと、第２受発光ユニット１５Ｂに電気的接続された第２制御用ＩＣ７０Ｂとからなり、第１受発光ユニット１５Ａの第１光源部１２Ａおよび第１受光部１３Ａは、第１制御用ＩＣ７０Ａに電気的接続されている。また、第２受発光ユニット１５Ｂの第２光源部１２Ｂおよび第２受光部１３Ｂは、第２制御用ＩＣ７０Ｂに電気的接続されている。
【００３３】
第１制御用ＩＣ７０Ａおよび第２制御用ＩＣ７０Ｂは、同一構成を有しており、いずれも共通の制御装置６０に電気的接続されている。まず、第１制御用ＩＣ７０Ａは、基準クロック、Ａ相基準パルス、Ｂ相基準パルス、タイミング制御パルス、同期クロック等を生成する複数の回路（図示せず）を有している。また、第１制御用ＩＣ７０Ａは、Ａ相基準パルスに基づいて所定の駆動パルスを生成するパルス発生器７５ａと、Ｂ相基準パルスに基づいて所定の駆動パルスを生成するパルス発生器７５ｂと、パルス発生器７５ａおよびパルス発生器７５ｂが生成した駆動パルスのうちのいずれをレーザー光源１４に印加するかを制御するスイッチ部７６とを有している。かかるパルス発生器７５ａ、７５ｂ、およびスイッチ部７６は光源駆動部５１を構成している。
【００３４】
また、第１制御用ＩＣ７０Ａは、第１受光部１３Ａでの検出結果を増幅する増幅器等を備えた受光量測定部７３と、受光量測定部７３での測定結果に基づいてパルス発生器７５ａ、７５ｂを制御して第１光源部１２Ａのレーザー光源１４に供給する駆動パルスの駆動電流値（第１駆動電流値）を調整する調整量算出部７４とを備えている。かかる受光量測定部７３および調整量算出部７４は、位置検出部５０の一部の機能を担っている。なお、調整量算出部７４は、パルス発生器７５ａ、７５ｂに対する制御信号を出力するアナログ−デジタル変換部等を備えている。また、第１制御用ＩＣ７０Ａは、光源駆動部５１に連動して可動ミラー１１を回転駆動するミラー駆動部７９を有している。
【００３５】
第２制御用ＩＣ７０Ｂも、第１制御用ＩＣ７０Ａと同様、第２受光部１３Ｂでの検出結果を増幅する増幅部等を備えた受光量測定部７３や、受光量測定部７３での測定結果に基づいてパルス発生器７５ａ、７５ｂを制御して第２光源部１２Ｂのレーザー光源１４に供給する第２駆動電流値を調整する調整量算出部７４等を備えている。かかる受光量測定部７３および調整量算出部７４は、位置検出部５０の一部の機能を担っている。また、第２制御用ＩＣ７０Ｂも、第１制御用ＩＣ７０Ａと同様、光源駆動部５１に連動して可動ミラー１１を回転駆動するミラー駆動部７９を有している。
【００３６】
第１制御用ＩＣ７０Ａおよび第２制御用ＩＣ７０Ｂは、パーソナルコンピューター等の上位の制御装置６０の制御部６１によって制御されており、かかる制御装置６０は、受光量測定部７３および調整量算出部７４とともに位置検出部５０を構成する座標データ取得部５５を有している。従って、本形態において、位置検出部５０は、制御用ＩＣ７０（第１制御用ＩＣ７０Ａおよび第２制御用ＩＣ７０Ｂ）の受光量測定部７３および調整量算出部７４と、上位の制御装置６０（パーソナルコンピューター）の座標データ取得部５５とによって構成されている。
【００３７】
本形態では、光源部１２として、互いに離間した位置に配置された第１光源部１２Ａと第２光源部１２Ｂとを有している。従って、座標データ取得部５５は、第１光源部１２Ａに対する駆動結果に基づいて、第１光源部１２Ａの放射中心に対する対象物体Ｏｂの角度位置を検出する第１角度位置検出部５５１と、第２光源部１２Ｂに対する駆動結果に基づいて、第２光源部１２Ｂの放射中心に対する対象物体Ｏｂの角度位置を検出する第２角度位置検出部５５２とを有している。また、座標データ取得部５５は、第１角度位置検出部５５１で得られた対象物体Ｏｂの角度位置と、第２角度位置検出部５５２で得られた対象物体Ｏｂの角度位置とに基づいて対象物体ＯｂのＸＹ座標データを確定する座標データ確定部５５３を備えている。
【００３８】
なお、本形態では、第１受発光ユニット１５Ａおよび第２受発光ユニット１５Ｂに対して１対１の関係をもって２つの制御用ＩＣ７０（第１制御用ＩＣ７０Ａ、第２制御用ＩＣ７０Ｂ）を用いたが、制御用ＩＣ７０を多チャンネル化し、１つの制御用ＩＣ７０によって第１受発光ユニット１５Ａおよび第２受発光ユニット１５Ｂを駆動してもよい。
【００３９】
（座標検出原理）
図３は、本発明の実施の形態１に係る位置検出システム１で用いた検出光Ｌ２の説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、第１期間に出射される検出光Ｌ２の説明図、および第２期間に出射される検出光Ｌ２の説明図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る位置検出システム１における位置検出原理を示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、光強度分布の説明図、および対象物体Ｏｂが存在する位置情報（方位情報）を取得する方法の説明図である。
【００４０】
本形態の位置検出システム１において、第１制御用ＩＣ７０Ａの光源駆動部５１は、図２（ｂ）に示すように、第１期間（第１点灯動作時）では、時間とともに駆動電流値が減少する駆動電流を第１受発光ユニット１５Ａ（第１光源部１２Ａ）のレーザー光源１４に供給する。また、光源駆動部５１は、第２期間（第２点灯動作時）では、時間とともに駆動電流値が増大する駆動電流をレーザー光源１４に供給する。本形態では、レーザー光源１４に駆動電流を供給する際、可動ミラー１１を回転させる。
【００４１】
従って、検出光Ｌ２の出射角度範囲において、第１期間では、図３（ａ）および図４（ａ）に示すように、一方側から他方側に向けて検出光Ｌ２の強度が減少する。従って、検出対象空間１０Ｒには、ＸＹ平面に沿って、一方側から他方側に向けて検出光Ｌ２の強度が減少する第１光強度分布ＬＩＤ１が形成されることになる。かかる第１光強度分布ＬＩＤ１は、図３（ａ）に矢印の長さにより出射光の強度を示すように、一方側から他方側に向けて強度が単調に低下する強度分布である。
【００４２】
また、第１期間と重ならない第２期間では、図３（ｂ）および図４（ａ）に示すように、一方側から他方側に向けて検出光Ｌ２の強度が増大することになる。従って、検出対象空間１０Ｒには、ＸＹ平面に沿って、一方側から他方側に向けて検出光Ｌ２の強度が増大する第２光強度分布ＬＩＤ２が形成されることになる。かかる第２光強度分布ＬＩＤ２は、図３（ｂ）に矢印の長さにより出射光の強度を示すように、一方側から他方側に向けて強度が単調に低下する強度分布である。
【００４３】
ここで、初期条件では、第１期間にレーザー光源１４に供給する駆動電流値と、第２期間にレーザー光源１４に供給する駆動電流値とは同等である。そして、位置検出部５０は、第１期間と第２期間とにおける受光部１３での受光強度を比較し、それらの値が相違している場合、第１期間における受光部１３での受光強度と、第２期間における受光部１３での受光強度とが等しくなるように、第１期間にレーザー光源１４に供給する駆動電流値と、第２期間にレーザー光源１４に供給する駆動電流値とを調整する。
【００４４】
なお、第２制御用ＩＣ７０Ｂおよび第２受発光ユニット１５Ｂ（第２光源部１２Ｂ）でも同様な動作を行う。
【００４５】
まず、第１光源部１２Ａによって、第１光強度分布ＬＩＤ１を形成した際、検出光Ｌ２の照射方向と、検出光Ｌ２の強度とは、図４（ａ）に線Ｅ１で示す直線関係にある。また、第１光源部１２Ａによって、第２光強度分布ＬＩＤ２を形成した際、検出光Ｌ２の照射方向と、検出光Ｌ２の強度とは、図４（ａ）に線Ｅ２で示す直線関係にある。ここで、図４（ｂ）に示すように、第１光源部１２Ａの中心ＰＥ（可動ミラー１１の位置）からみて角度θの方向に対象物体Ｏｂが存在するとする。この場合、第１光強度分布ＬＩＤ１を形成したとき、対象物体Ｏｂが存在する位置での検出光Ｌ２の強度はＩＮＴａとなる。これに対して、第２光強度分布ＬＩＤ２を形成したとき、対象物体Ｏｂが存在する位置での検出光Ｌ２の強度はＩＮＴｂとなる。従って、第１光強度分布ＬＩＤ１を形成した際の受光部１３での検出強度と、第２光強度分布ＬＩＤ２を形成した際の受光部１３での検出強度とを比較して、強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂの関係を求めれば、第１光源部１２Ａの中心ＰＥを基準に対象物体Ｏｂが位置する方向の角度θ（角度θ１／角度位置）を求めることができる。
【００４６】
より具体的には、まず、図２に示す第１制御用ＩＣ７０Ａの光源駆動部５１は、第１点灯動作としてレーザー光源１４を第１駆動電流値で駆動して第１光強度分布ＬＩＤ１を形成した後、第２点灯動作としてレーザー光源１４を第２駆動電流値で駆動して第２光強度分布ＬＩＤ２を形成する。この際、第１駆動電流値と第２駆動電流値とは絶対値が等しい。このため、第１光強度分布ＬＩＤ１と第２光強度分布ＬＩＤ２とは強度変化の向きは逆向きであるが、強度レベルは同一である。そして、図２に示す位置検出部５０の調整量算出部７４は、第１点灯動作時の受光部１３の受光強度ＩＮＴａと、第２点灯動作時の受光部１３の受光強度ＩＮＴｂとを比較する。その結果、第１点灯動作時の受光部１３の受光強度ＩＮＴａと、第２点灯動作時の受光部１３の受光強度ＩＮＴｂとが等しければ、対象物体Ｏｂの角度位置は０°である。
【００４７】
これに対して、受光強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂが相違している場合、第１点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴａと、第２点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴｂとが等しくなるように、レーザー光源１４に対する第１駆動電流値、およびレーザー光源１４に対する第２駆動電流値を調整する。例えば、図２（ｂ）に示すように、第１駆動電流値を増大させ、第２駆動電流値を減少させる。そして、再度、第１点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴａと、第２点灯動作時の第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴｂとを比較する。その結果、第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴａと第１受光部１３Ａの受光強度ＩＮＴｂとが等しければ、図２に示す第１角度位置検出部５５１は、かかる調整を行った後の第１駆動電流値と第２駆動電流値との比や差、あるいは駆動電流値の調整量の比や差から対象物体Ｏｂが位置する方向の角度θ（角度θ１）を求めることができる。
【００４８】
かかる動作を第２受発光ユニット１５Ｂにおいても行えば、図２に示す第２角度位置検出部５５２は、第２光源部１２Ｂの中心ＰＥを基準に対象物体Ｏｂが位置する方向の角度θ（角度θ２／角度位置）を求めることができる。従って、図２に示す座標データ確定部５５３は、第１角度位置検出部５５１で検出した角度位置（角度θ１の方向）と、第２角度位置検出部５５２で検出した角度位置（角度θ２の方向）の交点に相当する位置を対象物体Ｏｂが位置するＸＹ座標データとして取得することができる。
【００４９】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の位置検出システム１において、光源部１２は、検出光Ｌ２を放射状に出射するとともに、検出光Ｌ２の放射角度範囲において一方側から他方側に向かって強度が変化する光強度分布（第１光強度分布ＬＩＤ１および第２光強度分布ＬＩＤ２）を形成し、受光部１３は、光強度分布が形成された検出対象空間１０Ｒに位置する対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２を受光する。ここで、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２の強度は、光強度分布において対象物体Ｏｂが位置する箇所での強度に比例するので、受光部１３での受光強度は、対象物体Ｏｂの位置に対応する。従って、位置検出部５０は、受光部１３での受光強度に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。かかる方式によれば、光源部１２から放射状に出射された検出光Ｌ２の光強度分布を利用するので、広い空間にわたって光強度分布を形成することができ、検出対象空間１０Ｒが広い。
【００５０】
また、本形態では、光源としてレーザー光源１４が用いられているため、光源から大きく離間した位置まで十分な強度の光が届く。このため、光源（レーザー光源１４）から対象物体Ｏｂが大きく離間している場合でも、対象物体Ｏｂでの反射光の強度が強い。このため、検出光Ｌ２の進行方向における検出範囲が広い。また、本形態では、レーザー光源１４から出射されたレーザー光（検出光Ｌ２）を可動ミラー１１によって走査するため、レーザー光の進行方向と交差する方向で十分な強度をもってレーザー光が出射される。従って、検出光Ｌ２の進行方向および検出光Ｌ２の進行方向に交差する方向の双方における検出範囲を拡張することができる。
【００５１】
また、位置検出部５０は、第１期間における受光部１３での受光強度と第２期間における受光部１３での受光強度とが等しくなったときの光源部１２の第１期間における第１駆動電流値と第２期間における第２駆動電流値との比較結果に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出する。このため、対象物体Ｏｂと受光部１３との距離等が検出結果に影響を及ぼしにくいので、高い精度で対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【００５２】
本形態では、光源部１２は、複数設けられているため、複数の光源部１２（第１光源部１２Ａおよび第２光源部１２Ｂ）を基準に対象物体Ｏｂの角度位置を検出した結果に基づいて対象物体Ｏｂの二次元座標を検出することができる。
【００５３】
［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の形態２に係る位置検出システム１の主要部を模式的に示す説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、位置検出システム１を検出光出射空間側の斜め方向からみたときの説明図、および検出光Ｌ２を走査させる様子を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【００５４】
図５（ａ）に示すように、本形態の位置検出システム１も、実施の形態１と同様、光学式位置検出装置１０と視認面構成部材４０とを有しており、光源部１２は、検出光Ｌ２としてのレーザー光を出射するレーザー光源１４と、レーザー光源１４から出射されたレーザー光を走査する可動ミラー１１とを備えている。但し、本形態の位置検出システム１および光学式位置検出装置１０では、視認面構成部材４０の視認面４１に対して面外方向から視認面４１に向けて検出光Ｌ２（レーザー光）を出射する。また、本形態の位置検出システム１および光学式位置検出装置１０では、光源部１２が１つのみ設けられており、受光部１３も１つのみ設けられている。なお、本形態における「面に対する面外方向」および「面の面外方向」とは、面に直交する方向に限らず、面に交差する方向も含む意味である。
【００５５】
より具体的には、光源部１２は、レーザー光源１４と、レーザー光源１４から出射された検出光Ｌ２を反射する第１可動ミラー１１１と、第１可動ミラー１１１で反射した検出光Ｌ２を検出対象空間１０Ｒに向けて反射する第２可動ミラー１１２とを備えている。ここで、第１可動ミラー１１１は、検出光Ｌ２を検出対象空間１０ＲにおいてＸ軸方向（主走査方向）で走査させる主走査用ミラーであり、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に対して交差する軸線Ｍｃ周りに回転する。これに対して、第２可動ミラー１１２は、検出光Ｌ２を検出対象空間１０ＲにおいてＹ軸方向（副走査方向）で走査させる副走査用ミラーであり、Ｘ軸方向に延在する軸線Ｍｄ周りに回転する。
【００５６】
このため、第２可動ミラー１１２の姿勢を固定した状態で、第１可動ミラー１１１を回転させると、図５（ｂ）に示すように、視認面構成部材４０の視認面４１において検出光Ｌ２はＸ軸方向に走査する。かかる主走査動作が１回終了すると、第２可動ミラー１１２を１ステップ分回転させる副走査動作を行い、その後、再度、第１可動ミラー１１１を回転させる。その結果、視認面構成部材４０の視認面４１において検出光Ｌ２は、前回とはＹ軸方向でずれた位置でＸ軸方向に走査することになる。以降、同様な動作を繰り返す。
【００５７】
かかる走査を行う際、まず、対象物体ＯｂのＸ座標を求めるには、第１期間では、検出光Ｌ２がＸ軸方向に１回走査する期間中、レーザー光源１４に供給する第１駆動電流値を減少させ、かかる駆動条件は、副走査動作によってＹ軸方向でずれた位置に検出光Ｌ２を出射する場合も同様である。その結果、Ｘ軸方向において一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が減少するＸ座標検出用の第１光強度分布ＥＩＤ１ｘが形成されることになる。かかるＸ座標検出用の第１光強度分布ＥＩＤ１ｘでは、Ｙ軸方向で強度が一定である。また、第２期間では、検出光Ｌ２がＸ軸方向に１回走査する期間中、レーザー光源１４に供給する第２駆動電流値を増大させ、かかる駆動条件は、主走査動作によってＹ軸方向でずれた位置に検出光Ｌ２を出射する場合も同様である。その結果、Ｘ軸方向において一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が増大するＸ座標検出用の第２光強度分布ＥＩＤ２ｘが形成されることになる。かかるＸ座標検出用の第２光強度分布ＥＩＤ２ｘでは、Ｙ軸方向で強度が一定である。
【００５８】
従って、第１期間と第２期間における受光部１３での受光強度の比較結果に基づいて対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。その際、本形態では、図２等を参照して説明した位置検出部５０は、第１期間における受光部１３での受光強度と第２期間における受光部１３での受光強度とが等しくなったときの光源部１２の第１期間における第１駆動電流値と第２期間における第２駆動電流値との比較結果に基づいて対象物体ＯｂのＸ座標を検出する。
【００５９】
次に、対象物体ＯｂのＹ座標を求めるには、主走査方向と副走査方向を入れ換えて上記の走査動作を行う。より具体的には、第１期間では、検出光Ｌ２がＸ軸方向に１回走査する期間中、レーザー光源１４に供給する第１駆動電流値については一定とする。これに対して、副走査動作によって検出光Ｌ２の照射位置をＹ軸方向でずらす度に、レーザー光源１４に供給する第１駆動電流値を減少させる。その結果、Ｙ軸方向において一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって強度が減少するＹ座標検出用の第１光強度分布ＥＩＤ１ｙが形成されることになる。かかるＹ座標検出用の第１光強度分布ＥＩＤ１ｙでは、Ｘ軸方向で強度が一定である。また、第２期間では、検出光Ｌ２がＸ軸方向に１回走査する期間中、レーザー光源１４に供給する第２駆動電流値については一定とする。これに対して、副走査動作によって検出光Ｌ２の照射位置をＹ軸方向でずらす度に、レーザー光源１４に供給する第２駆動電流値を増大させる。その結果、Ｙ軸方向において一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって強度が増大するＹ座標検出用の第２光強度分布ＥＩＤ２ｙが形成されることになる。かかるＹ座標検出用の第２光強度分布ＥＩＤ２ｙでは、Ｘ軸方向で強度が一定である。
【００６０】
従って、第１期間と第２期間における受光部１３での受光強度の比較結果に基づいて対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。その際、図２等を参照して説明した位置検出部５０は、第１期間における受光部１３での受光強度と第２期間における受光部１３での受光強度とが等しくなったときの光源部１２の第１期間における第１駆動電流値と第２期間における第２駆動電流値との比較結果に基づいて対象物体ＯｂのＹ座標を検出する。
【００６１】
それ故、本形態でも、実施の形態１と同様、レーザー光を検出光Ｌ２として用いて、対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出することができる。
【００６２】
［実施の形態３］
図６は、本発明の実施の形態３に係る位置検出システム１において、Ｘ座標を検出している様子を示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）は、位置検出システム１を検出光出射空間側の斜め方向からみたときの説明図、および位置検出システム１において帯状のレーザー光の照射領域をＸ軸方向に走査する様子を示す説明図である。図７は、本発明の実施の形態３に係る位置検出システム１において、Ｙ座標を検出している様子を示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は、位置検出システム１を検出光出射空間側の斜め方向からみたときの説明図、および位置検出システム１において帯状のレーザー光の照射領域をＹ軸方向に走査する様子を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【００６３】
図６（ａ）および図７（ａ）に示すように、本形態の位置検出システム１も、実施の形態１と同様、光学式位置検出装置１０と視認面構成部材４０とを有しており、受発光ユニット１５として、第１受発光ユニット１５Ａと第２受発光ユニット１５Ｂとを有している。また、本形態の位置検出システム１および光学式位置検出装置１０では、実施の形態２と同様、視認面構成部材４０の視認面４１に対して面外方向から視認面４１に向けて検出光Ｌ２（レーザー光）を出射する。
【００６４】
本形態において、第１受発光ユニット１５Ａは、検出対象空間１０Ｒに対してＸ軸方向の一方側Ｘ１に配置されており、検出光Ｌ２としてのレーザー光を出射するレーザー光源１４と、レーザー光源１４から出射されたレーザー光を走査する可動ミラー１１とを備えている。また、第１受発光ユニット１５Ａにおいて、第１光源部１２Ａは、レーザー光源１４と可動ミラー１１との間に、Ｙ軸方向にパワーを有するシリンドリカルレンズ等の光学素子１８を備えており、図６（ｂ）に示すように、視認面構成部材４０の視認面４１に、Ｙ軸方向に向けて延在する帯状領域（照射領域Ｌｘ）に検出光Ｌ２（レーザー光）を照射する。ここで、レーザー光のＹ軸方向における強度は一定である。また、可動ミラー１１は、Ｙ軸方向に延在する軸線Ｍｅ周りに回転する。
【００６５】
このため、視認面構成部材４０の視認面４１において、検出光Ｌ２の帯状の照射領域Ｌｘは、Ｘ軸方向（主走査方向）に移動する。かかる走査を第１期間において行う間、レーザー光源１４に供給する第１駆動電流値を減少させる。従って、第１期間では、Ｘ軸方向において一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が減少するＸ座標検出用の第１光強度分布ＥＩＤ１ｘが形成され、かかるＸ座標検出用の第１光強度分布ＥＩＤ１ｘでは、Ｙ軸方向で強度が一定である。また、上記の走査を第２期間において行う間、レーザー光源１４に供給する第２駆動電流値を増大させる。従って、第２期間では、Ｘ軸方向において一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が増大するＸ座標検出用の第２光強度分布ＥＩＤ２ｘが形成され、かかるＸ座標検出用の第２光強度分布ＥＩＤ２ｘでは、Ｙ軸方向で強度が一定である。
【００６６】
従って、第１期間と第２期間における第１受光部１３Ａでの受光強度の比較結果に基づいて対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。その際、本形態では、図２等を参照して説明した位置検出部５０は、第１期間における第１受光部１３Ａでの受光強度と第２期間における第１受光部１３Ａでの受光強度とが等しくなったときの第１光源部１２Ａの第１期間における第１駆動電流値と第２期間における第２駆動電流値との比較結果に基づいて対象物体ＯｂのＸ座標を検出する。
【００６７】
次に、対象物体ＯｂのＹ座標を求めるには、主走査方向と副走査方向を入れ換えて上記の走査動作を行う。より具体的には、第２受発光ユニット１５Ｂは、検出対象空間１０Ｒに対してＹ軸方向の一方側Ｙ１に配置されており、検出光Ｌ２としてのレーザー光を出射するレーザー光源１４と、レーザー光源１４から出射されたレーザー光を走査する可動ミラー１１とを備えている。また、第２受発光ユニット１５Ｂにおいて、第２光源部１２Ｂは、レーザー光源１４と可動ミラー１１との間に、Ｘ軸方向にパワーを有するシリンドリカルレンズ等の光学素子１８を備えており、図７（ｂ）に示すように、視認面構成部材４０の視認面４１に、Ｘ軸方向に向けて延在する帯状領域（照射領域Ｌｙ）に検出光Ｌ２（レーザー光）を照射する。ここで、レーザー光のＸ軸方向における強度は一定である。また、可動ミラー１１は、Ｘ軸方向に延在する軸線Ｍｆ周りに回転する。
【００６８】
このため、視認面構成部材４０の視認面４１において、検出光Ｌ２の帯状の照射領域Ｌｙは、Ｙ軸方向（主走査方向）に移動する。かかる走査を第１期間において行う間、レーザー光源１４に供給する第１駆動電流値を減少させる。従って、第１期間では、Ｙ軸方向において一方側Ｙ１から他方側ＸＹに向かって強度が減少するＹ座標検出用の第１光強度分布ＥＩＤ１ｙが形成され、かかるＹ座標検出用の第１光強度分布ＥＩＤ１ｙでは、Ｘ軸方向で強度が一定である。また、上記の走査を第２期間において行う間、レーザー光源１４に供給する第２駆動電流値を増大させる。従って、第２期間では、Ｙ軸方向において一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって強度が増大するＹ座標検出用の第２光強度分布ＥＩＤ２ｙが形成され、かかるＹ座標検出用の第２光強度分布ＥＩＤ２ｙでは、Ｘ軸方向で強度が一定である。
【００６９】
従って、第１期間と第２期間における受光部１３での受光強度の比較結果に基づいて対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。その際、本形態では、図２等を参照して説明した位置検出部５０は、第１期間における第２受光部１３Ｂでの受光強度と第２期間における第２受光部１３Ｂでの受光強度とが等しくなったときの第２光源部１２Ｂの第１期間における第１駆動電流値と第２期間における第２駆動電流値との比較結果に基づいて対象物体ＯｂのＹ座標を検出する。
【００７０】
それ故、本形態でも、実施の形態１と同様、レーザー光を検出光Ｌ２として用いて、対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出することができる。
【００７１】
［実施の形態４］
図８は、本発明の実施の形態４に係る位置検出システム１において、Ｘ座標を検出している様子を示す説明図であり、図８（ａ）、（ｂ）は、位置検出システム１を検出光出射空間側の斜め方向からみたときの説明図、および位置検出システム１において帯状のレーザー光の照射領域をＹ軸方向に走査する様子を示す説明図である。図９は、本発明の実施の形態４に係る位置検出システム１において、Ｙ座標を検出している様子を示す説明図であり、図９（ａ）、（ｂ）は、位置検出システム１を検出光出射空間側の斜め方向からみたときの説明図、および位置検出システム１において帯状のレーザー光の照射領域をＸ軸方向に走査する様子を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【００７２】
図８（ａ）および図９（ａ）に示すように、本形態の位置検出システム１も、実施の形態１と同様、光学式位置検出装置１０と視認面構成部材４０とを有しており、受発光ユニット１５として、第１受発光ユニット１５Ａと第２受発光ユニット１５Ｂとを有している。また、本形態の位置検出システム１および光学式位置検出装置１０では、実施の形態２、３と同様、視認面構成部材４０の視認面４１に対して面外方向から視認面４１に向けて検出光Ｌ２（レーザー光）を出射する。
【００７３】
本形態において、第１受発光ユニット１５Ａは、検出対象空間１０Ｒに対してＹ軸方向の一方側Ｙ１に配置されており、検出光Ｌ２としてのレーザー光を出射するレーザー光源１４と、レーザー光源１４から出射されたレーザー光を走査する可動ミラー１１とを備えている。また、第１受発光ユニット１５Ａにおいて、第１光源部１２Ａは、レーザー光源１４と可動ミラー１１との間に、Ｙ軸方向にパワーを有するシリンドリカルレンズ等の光学素子１８と、液晶装置等の電気光学装置からなる強度分布設定装置１６とを備えている。かかる第１受発光ユニット１５Ａは、図８（ｂ）に示すように、視認面構成部材４０の視認面４１に、Ｘ軸方向に向けて延在する帯状領域（照射領域Ｌｘａ）に検出光Ｌ２（レーザー光）を照射する。また、可動ミラー１１は、Ｘ軸方向に延在する軸線Ｍｇ周りに回転する。このため、視認面構成部材４０の視認面４１において、検出光Ｌ２の帯状の照射領域Ｌｘａは、Ｙ軸方向（主走査方向）に移動する。
【００７４】
本形態では、レーザー光のＸ軸方向における強度は、強度分布設定装置１６によって切り換えられる。より具体的には、Ｙ軸方向の走査を第１期間において行う間、検出光Ｌ２が強度分布設定装置１６を透過する際に光変調が行われる結果、照射領域Ｌｘａでは、Ｘ軸方向において一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が減少する。ここで、Ｙ軸方向の走査を第１期間において行う間、レーザー光源１４に供給する第１駆動電流値は一定である。このため、検出対象空間１０Ｒには、Ｘ座標検出用の第１光強度分布ＥＩＤ１ｘが形成され、かかるＸ座標検出用の第１光強度分布ＥＩＤ１ｘでは、Ｙ軸方向で強度が一定である。また、Ｙ軸方向の走査を第２期間において行う間、検出光Ｌ２が強度分布設定装置１６を透過する際に光変調が行われる結果、照射領域Ｌｘａでは、Ｘ軸方向において一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が増大する。ここで、Ｙ軸方向の走査を第２期間において行う間、レーザー光源１４に供給する第２駆動電流値は一定である。このため、検出対象空間１０Ｒには、Ｘ座標検出用の第２光強度分布ＥＩＤ２ｘが形成され、かかるＸ座標検出用の第２光強度分布ＥＩＤ２ｘでは、Ｙ軸方向で強度が一定である。
【００７５】
従って、第１期間と第２期間における第１受光部１３Ａでの受光強度の比較結果に基づいて対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。その際、本形態では、図２等を参照して説明した位置検出部５０は、第１期間における第１受光部１３Ａでの受光強度と第２期間における第１受光部１３Ａでの受光強度とが等しくなったときの第１光源部１２Ａの第１期間における第１駆動電流値と第２期間における第２駆動電流値との比較結果に基づいて対象物体ＯｂのＸ座標を検出する。
【００７６】
次に、対象物体ＯｂのＹ座標を求めるには、主走査方向と副走査方向を入れ換えて上記の走査動作を行う。より具体的には、第２受発光ユニット１５Ｂは、検出対象空間１０Ｒに対してＸ軸方向の一方側Ｘ１に配置されており、検出光Ｌ２としてのレーザー光を出射するレーザー光源１４と、レーザー光源１４から出射されたレーザー光を走査する可動ミラー１１とを備えている。また、第２受発光ユニット１５Ｂにおいて、第２光源部１２Ｂは、レーザー光源１４と可動ミラー１１との間に、Ｙ軸方向にパワーを有するシリンドリカルレンズ等の光学素子１８と、液晶装置等の電気光学装置からなる強度分布設定装置１６とを備えている。かかる第２受発光ユニット１５Ｂは、図９（ｂ）に示すように、視認面構成部材４０の視認面４１に、Ｙ軸方向に向けて延在する帯状領域（照射領域Ｌｙａ）に検出光Ｌ２（レーザー光）を照射する。また、可動ミラー１１は、Ｙ軸方向に延在する軸線Ｍｈ周りに回転する。このため、視認面構成部材４０の視認面４１において、検出光Ｌ２の帯状の照射領域Ｌｙａは、Ｘ軸方向（主走査方向）に移動する。
【００７７】
ここで、レーザー光のＹ軸方向における強度は、強度分布設定装置１６によって切り換えられる。より具体的には、Ｘ軸方向の走査を第１期間において行う間、検出光Ｌ２が強度分布設定装置１６を透過する際に光変調が行われる結果、照射領域Ｌｙａでは、Ｙ軸方向において一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって強度が減少する。ここで、Ｘ軸方向の走査を第１期間において行う間、レーザー光源１４に供給する第１駆動電流値は一定である。このため、検出対象空間１０Ｒには、Ｙ座標検出用の第１光強度分布ＥＩＤ１ｙが形成され、かかるＹ座標検出用の第１光強度分布ＥＩＤ１ｙでは、Ｘ軸方向で強度が一定である。また、Ｘ軸方向の走査を第２期間において行う間、検出光Ｌ２が強度分布設定装置１６を透過する際に光変調が行われる結果、照射領域Ｌｙａでは、Ｙ軸方向において一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって強度が増大する。ここで、Ｘ軸方向の走査を第２期間において行う間、レーザー光源１４に供給する第２駆動電流値は一定である。このため、検出対象空間１０Ｒには、Ｙ座標検出用の第２光強度分布ＥＩＤ２ｙが形成され、かかるＹ座標検出用の第２光強度分布ＥＩＤ２ｙでは、Ｘ軸方向で強度が一定である。
【００７８】
従って、第１期間と第２期間における第２受光部１３Ｂでの受光強度の比較結果に基づいて対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。その際、本形態では、図２等を参照して説明した位置検出部５０は、第１期間における第２受光部１３Ｂでの受光強度と第２期間における第２受光部１３Ｂでの受光強度とが等しくなったときの第２光源部１２Ｂの第１期間における第１駆動電流値と第２期間における第２駆動電流値との比較結果に基づいて対象物体ＯｂのＸ座標を検出する。
【００７９】
それ故、本形態でも、実施の形態１と同様、レーザー光を検出光Ｌ２として用いて、対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出することができる。
【００８０】
［他の実施の形態］
上記実施の形態１、３、４では、２つの受発光ユニット１５を用いたが、１つの受発光ユニット１５を用いて対象物体Ｏｂの位置を検出する場合に本発明を適用してもよい。また、３つ以上の受発光ユニット１５を用いて対象物体Ｏｂの位置を検出する場合に本発明を適用してもよい。また、上記実施の形態では、受光部１３と光源部１２とによって受発光ユニット１５を構成したが、受光部１３と光源部１２とを別体で構成した場合に本発明を適用してもよい。
【００８１】
［位置検出システムの構成例］
（位置検出システム１の具体例１）
図１０は、本発明を適用した位置検出システム１の具体例１（入力機能付き表示システム）の説明図である。なお、本形態の入力機能付き表示システムにおいて、位置検出システム１および位置検出システム１の構成は、図１〜図９を参照して説明した構成と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【００８２】
上記実施の形態に係る位置検出システム１において、図１０に示すように、視認面構成部材４０として表示装置１１０を用い、かかる表示装置１１０に、図１〜図９を参照して説明した位置検出システム１を設ければ、電子黒板やデジタルサイネージ等といった入力機能付き表示システム１００として用いることができる。ここで、表示装置１１０（表示部）は、直視型表示装置や、視認面構成部材４０をスクリーンとする背面型投射型表示装置である。
【００８３】
かかる入力機能付き表示システム１００において、位置検出システム１は、表示面１１０ａ（視認面４１）に向けて検出光Ｌ２を出射するとともに、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２（反射光Ｌ３）を検出する。このため、表示装置１１０で表示された画像の一部に対象物体Ｏｂを接近させれば、かかる対象物体Ｏｂの位置を検出することができるので、対象物体Ｏｂの位置を画像の切り換え指示等といった入力情報として利用することができる。
【００８４】
（位置検出システム１の具体例２）
図１１を参照して、視認面構成部材４０としてスクリーンを用い、位置検出機能付き投射型表示システムを構成した例を説明する。図１１は、本発明を適用した位置検出システム１の具体例２（入力機能付き表示システム／入力機能付き投射型表示システム）の説明図である。なお、本形態の位置機能付き投射型表示システムにおいて、位置検出システム１および位置検出システム１の構成は、図１〜図９を参照して説明した構成と同様であるため、共通する部分については同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【００８５】
図１１に示す入力機能付き投射型表示システム２００（入力機能付き表示システム）では、液晶プロジェクターあるいはデジタル・マイクロミラー・デバイスと称せられる画像投射装置２５０（画像生成装置）からスクリーン８０（視認面構成部材４０）に画像が投射される。かかる入力機能付き投射型表示システム２００において、画像投射装置２５０（投射表示部）は、筐体２４０に設けられた投射レンズ系２１０からスクリーン８０に向けて画像表示光Ｐｉを拡大投射する。ここで、画像投射装置２５０は、Ｙ軸方向に対してわずかに傾いた方向から画像表示光Ｐｉをスクリーン８０に向けて投射する。従って、スクリーン８０において画像が投射されるスクリーン面８０ａによって、情報が視認される視認面４１が構成されている。
【００８６】
かかる入力機能付き投射型表示システム２００において、位置検出システム１は、画像投射装置２５０に付加されて一体に構成されている。このため、位置検出システム１は、投射レンズ系２１０とは異なる箇所から、スクリーン面８０ａに沿って検出光Ｌ２を出射するとともに、対象物体Ｏｂで反射した反射光Ｌ３を検出する。このため、スクリーン８０に投射された画像の一部に対象物体Ｏｂを接近させれば、かかる対象物体Ｏｂの位置を検出することができるので、対象物体Ｏｂの位置を画像の切り換え指示等といった入力情報として利用することができる。
【００８７】
なお、位置検出システム１とスクリーン８０とを一体化させれば、入力機能付きスクリーン装置を構成することができる。
【００８８】
（位置検出システム１の他の具体例）
本発明において、視認面構成部材４０は、展示品を覆う透光部材である構成を採用することができ、この場合、視認面４１は、透光部材において展示品が配置される側とは反対側で展示品が視認される面である。かかる構成によれば、入力機能付きウインドウシステム等として構成することができる。
【００８９】
また、視認面構成部材４０は、移動する遊技用媒体を支持する基盤である構成を採用することができ、この場合、視認面４１は、基盤において基盤と遊技用媒体との相対位置が視認される側の面である。かかる構成によれば、パチンコ台やコインゲーム等のアミューズメント機器を入力機能付きアミューズメントシステム等として構成することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１・・位置検出システム、１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出対象空間、１１・・可動ミラー、１２・・光源部、１３・・受光部、１４・・レーザー光源、１５・・受発光ユニット、１６・・強度分布設定装置、１８・・光学素子、４０・・視認面構成部材、４１・・視認面、５０・・位置検出部、８０・・スクリーン、８０ａ・・スクリーン面（視認面、基準面）、１００・・入力機能付き表示システム、１１０・・表示装置、１１０ａ・・表示面（視認面）、２００・・入力機能付き投射型表示システム、２５０・・画像投射装置、Ｏｂ・・対象物体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図１０】
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【図１１】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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